BLOG PARA APOYAR LA TEMATICA DE LA CIENCIA CONTEMPORANEA Y QUE LOS ALUMNOS DEL QUINTO SEMESTRE DESARROLLEN SUS COMENTARIOS Y OTRAS TAREAS INERENTES PARA EL DESARROLLO DE SUS COMPETENCIAS.
EPO 23 J.C.R.S
Desde los inicios del Proyecto Genoma Humano, allá por el año 1990,
todo parecía indicar que la respuesta a una de las preguntas más
relevantes de la Genética, la de cuántos genes tiene el genoma humano, estaba cerca.
Las primeras estimaciones previas a la secuenciación del genoma
humano calculaban que había unos 100.000 genes. Sin embargo, para
sorpresa de muchos, el Proyecto Genoma Humano reveló que el
número de genes que codifican para proteínas era sustancialmente menor
de lo esperado: entre 30.000 y 35.000 genes. Desde aquel
primer borrador del genoma, publicado en 2001, el número de genes se ha
ido reduciendo poco a poco y hace no tanto se hablaba de 19.000 genes codificantes para proteínas. Pero lo que es cierto es que todavía no hay un número oficial definitivo.
La última estimación del número de genes de nuestro genoma, llevada a
cabo por un equipo de investigadores de la Universidad Johns Hopkins de
EE.UU., habla de 21.306 genes codificantes de proteínas. En este caso
los investigadores, dirigidos por Steven Salzberg, utilizaron la
información depositada en bases de datos del proyecto GTEx,
correspondiente a la secuenciación de ARN de más de 31 tejidos humanos y
a partir de diferentes aproximaciones bioinformáticas (como la
comparación con otras especies o la validación a partir de datos de
espectrometría de masas) estimaron que existen 21.306 genes codificantes
para proteínas y 21.856 genes no codificantes.
Frente a estas estimaciones, la última versión de GENCODE,
la base de datos del EBI (instituto Europeo de Bioinformática),
considera un total de 19.901 genes codificantes y 23.348 genes de ARN no
codificante y la base de datos SeqRef,
dirigida por el Centro Nacional de Información Biotecnológica de EE.UU.
estima 20.433 genes codificantes y 17.835 genes de ARN no codificante.
Los resultados del equipo de Salzberg no han convencido a toda la
comunidad científica. Adam Frankish, bioinformático en el EBI y el Wellcome Sanger Institute
e investigador principal en GENCODE, consorcio destinado a inventariar
todos los genes y variantes de nuestro genoma, ha manifestado a la
revista Nature
que su grupo ha analizado 100 de los genes codificantes identificados
por Salzberg y únicamente uno presenta evidencias de codificar realmente
para una proteína. Nature también informa sobre las
reticencias de Kim Pruitt, investigador en el NCBI y antiguo responsable
de RefSeq, quien señala que las diferencias entre los resultados de
Salzberg y los mostrados en las bases de datos se deben a la metodología
utilizada por los investigadores de la Universidad Johns Hopkins y al
hecho de que el equipo no revisara manualmente los resultados obtenidos
mediante herramientas bioinformáticas.
La identificación de genes puede verse afectada por los métodos bioinformáticos o las bases de datos que se utilizan.¿Por qué no todavía no se sabe el número exacto de genes de nuestro genoma? ¿Qué dificultad tiene identificar un gen? El primer problema a la hora de identificar los genes del genoma es precisamente definir qué son los genes.
Inicialmente sólo se consideraban genes a aquellas secuencias del
genoma que se transcribían a ARN y posteriormente eran traducidas a
proteínas. Sin embargo, este concepto de gen ha ido ampliándose a
considerar como tales a aquellas moléculas de ADN que se transcriben a
ARNs que llevan a cabo una función biológica, independientemente de que
esta sea esencial o no. Dentro de estos genes se encuentran los genes
que codifican para los ARNs ribosómicos o de transferencia y los
denominados genes de ARN no codificante.
Otra de las dificultades a la hora de identificar los genes es que no
todo aquel DNA que se transcribe a ARN tiene por qué ser un gen, por lo
que detectar moléculas de ARN no siempre garantiza que se trate de
genes.
Además, la identificación de genes puede verse afectada por los
métodos bioinformáticos o las bases de datos que se utilizan. Por
ejemplo, se suele combinar la predicción de genes a partir de secuencias
características del ADN, como las de los promotores o los codones de
inicio o parada, con la información de transcritos de ARN, secuencias de
proteínas… Así, la utilización de diferentes bases de datos para
proporcionar información sobre estos elementos que caracterizan a los
genes, o de distintos algoritmos para llevar a cabo las predicciones,
puede llevar a resultados variables entre diferentes grupos de
investigación.
El equipo de Salzberg defiende sus resultados frente a las críticas
de otros investigadores, aunque reconoce la necesidad de validar los
genes identificados para confirmar que realmente lo son. En definitiva,
el número exacto de genes del genoma humano sigue siendo una incógnita
para la cual quizá haya que esperar un poco más. Referencia:
Pertea M, et al. Thousands of large-scale RNA sequencing experiments
yield a comprehensive new human gene list and reveal extensive
transcriptional noise. Biorxiv. 2018. Doi: https://doi.org/10.1101/332825 Fuentes:
Willyard C. New human gene tally reignites debate. Nature. 2018. Doi: http://dx.doi.org/10.1038/d41586-018-05462-w
GENCODE: https://www.gencodegenes.org/stats/current.html
Biólogo, UBA. Doctor en Química, Fundación
Campomar. Galardonado con los premios Konex de Platino en biología
molecular y de Brillante como científico más destacado de la década
2003-2013.
Introducción. Todos
los organismos vivos estamos compuestos por células. La información
genética está contenida en el ADN (ácido desoxirribonucleico). Esta
sustancia química es el componente principal de los cromosomas del
núcleo de las células. Las células del cuerpo humano tienen 46
cromosomas, en realidad, 23 pares. De cada par, uno de los cromosomas
proviene del padre y el otro de la madre, y se dice que los dos
cromosomas de cada par son homólogos entre sí. La molécula de ADN está formada por la repetición de unidades químicas menores llamadas bases.
Hay cuatro bases identificadas por las letras A, T, C y G, por
adenina, timina, citosina y guanina, respectivamente. Dos hebras de ADN
se aparean para formar la estructura en doble hélice descubierta por
Watson y Crick en 1953. Las bases de cada hebra se enfrentan o aparean
con las bases de la otra, siguiendo siempre la misma regla: frente a A sólo se ubica T y frente a C sólo se ubica G. Se dice que dos hebras que se aparean según estas reglas son complementarias. Así, una hebra de secuencia TGAATTGCCGCCCGATAT tendrá como complementaria una hebra de secuencia ACTTAACGGCGGGCTATA.
La complementariedad de bases permite que el ADN se duplique fielmente.
Para esto primero se separan las dos hebras y cada una de ellas sirve
de molde para fabricar, por medio de enzimas de la célula, otra
complementaria y así tener dos dobles hélices idénticas a la original,
es decir, con la misma secuencia, la misma información. Una vez
duplicada, la información se transmite equitativamente de una célula
madre a sus dos células hijas a través de la mitosis, o división
celular. Otro tipo de división celular, llamada meiosis, ocurre en las
células madres de las gametas (espermatozoides en el hombre y óvulos en
la mujer). En la meiosis, se reduce a la mitad el número de cromosomas.
En los humanos, al igual que en la mayoría de los mamíferos, la
información genética contenida en los 23 cromosomas de una gameta
(célula haploide) tiene aproximadamente 3.300 millones de bases de
longitud. Al poseer 46 cromosomas, el resto de las células (llamadas
diploides) tiene el doble. Cuando decimos que se ha “secuenciado” el
genoma humano, lo que queremos decir es que se ha determinado
experimentalmente cuál es el ordenamiento preciso de esos 3.300 millones
de bases del núcleo de una gameta humana. Todas las células de
un organismo pluricelular, como los humanos, tienen la misma
información genética, porque todas ellas derivan, por mitosis, de una
única célula, el cigoto, que se forma por la fusión del espermatozoide
con el óvulo. Hay excepciones a esta regla: un tipo especial de células
de la sangre, los linfocitos, pierden una pequeña porción de ADN durante
el desarrollo del individuo, como parte de un programa que permite la
adaptabilidad del sistema inmunitario. Genoma y genes. Llamamos genoma al conjunto
de todo el ADN de una célula de una especie y los genes que éste
contiene. En sentido estricto, el genoma humano no sólo comprende al ADN
del núcleo sino también al de las mitocondrias que, aunque sólo tiene
16.000 bases de longitud, es esencial para el funcionamiento celular.
Los genes son segmentos de ADN capaces de ser transcriptos –es decir,
copiados– a una molécula de ARN (ácido ribonucleico) con igual secuencia
que el gen. Los genes no se encuentran yuxtapuestos a lo largo de los
cromosomas, sino más bien esparcidos y separados a grandes distancias
por secuencias de ADN intergénicas. Las regiones intergénicas
constituyen el 70% del genoma, mientras que los genes representan sólo
un 30%. Se estima que el genoma humano tiene unos 20.000 genes. Estos
genes codifican distintos tipos de ARN, entre los que se encuentran los
llamados ARNs mensajeros, que codifican a su vez proteínas. Los otros
ARNs, los que no son mensajeros, reciben el nombre genérico de ARNs no codificantes:
no son intermediarios entre el gen y la proteína sino que cumplen
funciones en sí mismos. Entre éstos están los ARNs ribosomales, de
transferencia, nucleares pequeños, los micro ARNs y las ribozimas. Por
lo tanto, la definición según la cual un gen es el segmento de ADN que
codifica una proteína, no es estrictamente correcta: muchos genes
codifican proteínas, pero no todos. Cada uno de los genes que codifican
proteínas tiene regiones que estarán representadas en el ARN mensajero
maduro intercaladas por otras cuyas secuencias no estarán representadas
allí. Las primeras regiones se llaman exones, en tanto que las segundas son los intrones.
Mientras los intrones no son codificantes, la mayoría de los exones son
las regiones del genoma que codifican proteínas. Estas regiones
constituyen sólo el 1,5% del genoma.
Cada cromosoma tiene muchos genes, y la posición que ocupa cada gen a lo largo del cromosoma se denomina locus (del latín, lugar). Cada gen tiene entonces su copia homóloga en el locus equivalente del otro cromosoma del par. Cada una de las dos copias del gen se llama alelo.
Digamos, entonces, que una célula humana tiene dos alelos para cada
uno de sus 20.000 genes distintos. No todos los genes se expresan (es
decir, se transcriben y se traducen) al mismo tiempo y en el mismo
lugar. En un tejido o tipo celular determinado se expresa un subconjunto
del conjunto de todos los genes. Uno de los puntos clave de la
regulación de la expresión de los genes, es el control de la
transcripción. Este control no sólo se ocupa de “encender” o “apagar”
genes (efecto del todo o nada), sino también de regular la cantidad de
producto (ARN o proteína) de los genes “encendidos”.
Sorprendentemente, el 50% de nuestro genoma está formado por
secuencias repetidas en su mayoría de origen viral. Muchas de estas
secuencias, mayormente localizadas en regiones intergénicas y en
intrones, corresponden a los llamados elementos móviles, o transposones,
segmentos de ADN "saltarines", es decir, que pueden duplicarse e
insertarse en otras regiones dentro del mismo genoma. Splicing. La enzima que transcribe cada gen fabrica un ARN precursor, llamado transcripto primario,
que copia tanto los exones como los intrones. Dentro del núcleo un
sistema enzimático elimina los intrones del transcripto primario y une
sus exones entre sí. Finalmente, el ARN mensajero maduro sin intrones
abandona el núcleo y llega al citoplasma donde el proceso de traducción,
llevado a cabo por los ribosomas, permite fabricar la proteína
correspondiente. Un mismo gen puede dar muchas variantes de proteína. El
mecanismo se conoce como splicing alternativo, y consiste en que durante el splicing
algún exón, por ejemplo, pueda ser alternativamente incluido o excluido
del ARN mensajero maduro. Se estima que podría haber centenares de
miles de proteínas distintas codificadas por los 20.000 genes del genoma
humano. Esto evidencia que el desciframiento del genoma no es
suficiente para entender en su real complejidad el funcionamiento de las
células en el plano molecular y que será necesario acelerar la etapa
del estudio de las proteínas, en lo que se denomina la era posgenómica o
de la proteómica. Por otra parte, como el número de genes humanos no es
significativamente mayor que el de un gusano o el de una mosca, se
estima que la mayor prevalencia del splicing alternativo en los humanos y otros vertebrados explica su mayor complejidad. Genotipo y fenotipo. Al conjunto de la información genética particular de un individuo lo llamamos genotipo. El genotipo es esencialmente la secuencia de ADN. Todo aquello que “vemos” y que no es secuencia de ADN es el fenotipo (del griego, fainein,
visible). El fenotipo es tanto lo macroscópico (forma, anatomía,
fisiología, patología y comportamiento), como lo más pequeño
(histología, bioquímica y estructura molecular). El fenotipo siempre es
el resultado de la interacción de un determinado genotipo con un
determinado ambiente, lo cual se expresa con la fórmula:
FENOTIPO = GENOTIPO + AMBIENTE
Para algunos fenotipos, la influencia del componente genético es
mayoritaria o determinante y, en consecuencia, la ambiental es
virtualmente nula. Un buen ejemplo son las enfermedades hereditarias
como la fibrosis quística, la corea de Huntington y la distrofia
muscular: quien haya heredado el gen de la distrofina mutado padecerá la
enfermedad, no importa en qué ambiente se encuentre. En otros
fenotipos, la influencia del componente ambiental es mayoritaria y la
del genético despreciable. Las enfermedades infecciosas producidas por
contagio son un ejemplo.
Para la mayoría de los rasgos fenotípicos hay tanto un componente
genético como uno ambiental. Muchas veces estamos seguros de la
existencia de ambos pero no conocemos, o incluso sabemos que es difícil
de estimar, la contribución parcial de cada uno. La mayor parte de las
enfermedades no estrictamente hereditarias, como las cardiovasculares,
los cánceres, la hipertensión, el asma, el Alzheimer, el Parkinson y las
autoinmunes como la artritis y el lupus, pueden tener un componente
hereditario, pero sin duda poseen un componente ambiental no
despreciable y, a veces, preponderante. En muchos casos la genética
molecular ha llegado a descubrir genes cuyas mutaciones provocan
predisposición a dichas enfermedades, pero eso no significa que quien
tenga esa mutación padecerá indefectiblemente la enfermedad.
El comportamiento humano también es consecuencia de la interacción
del genotipo con el ambiente. Sin embargo, salvo en unos pocos
trastornos neurológicos hereditarios, no se ha demostrado una influencia
genética específica. La pretendida base genética de fenotipos tan
complejos como la inteligencia, la orientación sexual, la criminalidad,
las capacidades artísticas o deportivas, debe ser tomada con pinzas y
sujeta a riguroso análisis experimental en cada caso particular. De lo
contrario se corre el riesgo de caer en el determinismo genético, que lejos de ser una ley biológica es un instrumento de discriminación y dominación socioeconómica.
El conocimiento del genoma no autoriza a nadie a estigmatizar a las
personas como resultado irreversible de lo que ordenan sus genes. Los
genes nos dicen que podemos hablar, pero no qué idioma; que podemos
amar, pero no a quién; que podemos disfrutar de la música, pero no de
cuál.
Los distintos tipos de inteligencia, las capacidades, los afectos y
nuestros actos son resultados del proceso de culturización, el cual no
está registrado en ningún gen y, en cambio, está fuertemente
influenciado por el ambiente familiar, social y económico en que
vivimos. Lo heredado y lo adquirido. Para referirnos al carácter heredado o adquirido de un rasgo resulta muy importante diferenciar tres conceptos biológicos: congénito, genético y heredable. Congénito
es aquello que le puede ocurrir al embrión o al feto durante la vida
intrauterina, sea o no causado por mutaciones en los genes (es decir, genético) y sean o no esas posibles mutaciones heredadas de alguno de los padres (heredable). Así, un defecto o característica congénita
de un individuo puede provenir de situaciones vividas por la madre
durante el embarazo o simplemente de fenómenos no controlables conocidos
como “ruido” del desarrollo embrionario. En este caso, afectará la vida
de ese individuo pero no se transmitirá a su descendencia.
Una característica genética está causada por alteraciones en los genes, pero no es necesariamente heredable.
Por ejemplo, un tumor de piel tiene origen genético porque está
producido por mutaciones en los genes de alguna célula de la piel. Pero
ese cambio en los genes de esa célula no es transmitido a la
descendencia porque no afecta a las células germinales (óvulos o
espermatozoides). Quiere decir que es genético, pero no es heredable.
Por último, lo heredable, que siempre es genético, es lo
único que podría ser tenido en cuenta para avalar una teoría puramente
determinista. Las alteraciones genéticas se transmiten mediante ciertas
leyes de padres a hijos.
Cuando sin pruebas se atribuyen de comportamiento o capacidades
intelectuales humanas a los genes, y se supone que las variantes de
estos genes están distribuidas en forma asimétrica en distintos grupos
humanos, se terminan postulando hipótesis deterministas como, por
ejemplo, que ciertos grupos tienen un techo intelectual y que no “vale
la pena” invertir dinero en educación para ellos porque están
“genéticamente” limitados. Epigenética. Existen mecanismos de control de la
actividad de los genes que no afectan su información o secuencia de
bases, sino que modifican su encendido y apagado de una forma más o
menos estable.
Entendemos que un gen está encendido cuando se encuentra activa su
transcripción y, en consecuencia, la fabricación de la proteína
correspondiente. Por el contrario, un gen está apagado cuando no está
siendo transcripto.
Un gen puede pasar de estar encendido a apagado y viceversa en
distintos momentos de la vida de una célula, en distintos tipos
celulares del mismo individuo y en respuesta a señales externas. Los
mecanismos de control a los que nos referimos forman parte del terreno
de la epigenética e incluyen el agregado de grupos químicos a
las bases del ADN y/o a los aminoácidos de las histonas. Las histonas
son proteínas que se asocian al ADN de los genes. La asociación entre
ADN e histonas es lo que se conoce como cromatina, y la cromatina es el ingrediente principal de los cromosomas.
Depende de qué grupos químicos sean agregados por ciertas enzimas de
la célula al ADN o a las histonas de un gen dado, para determinar si ese
gen va a estar apagado o encendido. Por ejemplo, si el ADN de un gen
dado está muy metilado, es muy probable que ese gen permanezca apagado.
Lo mismo puede pasar si ciertos aminoácidos de las histonas están
metilados, y lo opuesto si esos mismos aminoácidos están acetilados.
Las modificaciones epigenéticas de un gen dado pueden heredarse de
una célula madre a sus células hijas, de modo que las hijas no sólo
hereden la información del gen (secuencia de bases) sino el estado de
expresión (encendido o apagado) de ese gen. Esto tiene mucha importancia
en garantizar que todas las células de un órgano (p.ej., el hígado) no
sólo tengan la misma información, sino también el mismo patrón de
expresión de sus genes y se encuentren diferenciadas de la misma manera.
La epigenética puede proveer entonces un nivel adicional de
heredabilidad al de la genética. No obstante, frente a la expectativa de
que los fenómenos epigenéticos expliquen un lamarckismo, es decir, una
herencia de caracteres adquiridos fenotípicamente, debemos considerar lo
siguiente:
Los cambios epigenéticos forman parte de los cambios del ambiente.
Si bien se ha corroborado la herencia de cambios epigenéticos de
una célula a sus hijas, en muy pocos casos de plantas y en muchos menos
de animales, se ha podido corroborar herencia transgeneracional.
Cualquier herencia transgeneracional presunta de un cambio
epigenético impone la necesidad de que ese cambio ocurra en las células
madres de las gametas. En este sentido, sería difícil que un cambio
epigenético del ADN de ciertas neuronas del cerebro de un animal, que
determinara un patrón de comportamiento, fuera transmitido a sus hijos,
ya que éste ocurre en células distintas y alejadas de las gametas.
Los cambios suelen revertirse si no persiste el estímulo externo
que los generó. Es por eso que se dice que la epigenética es un tipo de
herencia “blanda” a diferencia de la genética que sería una herencia
“dura”.
Genoma, variabilidad genómica y razas. Podemos definir una especie
como un conjunto de individuos capaces de dar descendencia fértil por
reproducción sexual. Los individuos que pertenecen a una misma especie a
menudo presentan diferencias genéticas. Esto es así porque, aunque para
cada gen el individuo presenta dos alelos –dos variantes del mismo
gen–, el número de alelos de un gen existente en la especie en su
conjunto es generalmente mayor que dos. Un gen puede tener decenas de
alelos diferentes, pero en cada individuo sólo habrá dos de ellos. Una raza
es una subpoblación de individuos de una especie que tiene una alta
homogeneidad genética, es decir que los individuos que la componen
comparten muchos más alelos entre sí que con cualquier otro individuo de
la misma especie, pero de otra raza.
Las comparaciones de secuencias de ADN entre humanos indican que las
grandes diferencias genéticas, de existir, tienen lugar entre individuos
y no entre poblaciones. En términos más sencillos, por ejemplo, una
persona caucásica (blanca) de Europa puede compartir muchas más
variantes alélicas con un asiático o un africano que con otro europeo
del mismo color de piel. Dos negros africanos pueden distar mucho más
genéticamente entre sí que cualquiera de ellos respecto de un blanco.
Esto hace, por ejemplo, que en muchos casos la histocompatibilidad (o
sea, cuán compatibles son sus órganos y tejidos) entre un negro y un
blanco sea mayor que entre dos individuos de la misma “raza” y, como
consecuencia, un negro sea más apto que un blanco para donar un órgano
de trasplante a otro blanco. Estudios moleculares del genetista Svante
Paabo confirman que las razas humanas no existen. El mismo concepto fue
expresado en forma sencilla y elegante por el genetista brasileño Sérgio
Pena: “No es que seamos todos iguales, sino que somos todos igualmente
distintos”.
Una de las fuentes de variabilidad intraespecífica son los cambios de
una base en la misma posición entre distintos individuos. Estos cambios
son llamados SNPs (pronunciado snips), por single nucleotide
polymorphisms. Si bien los SNPs no están uniformemente distribuidos a lo
largo de nuestro genoma, se estima que aparece en promedio un SNP cada
mil bases de secuencia. Esto indica que el genoma de nuestra especie, Homo sapiens,
es altamente homogéneo con una similitud de secuencia del 99,9%. Las
similitud de secuencia entre humanos y chimpancés es de alrededor del
98%. No obstante, hay diferencias, tanto entre humanos entre sí como
entre humanos y chimpancés que no se deben a SNPs sino a variaciones del
número de copias de un dado segmento de ADN dentro del mismo genoma, lo
cual puede elevar las diferencias entre individuos a niveles del 5-6%.
Aún no está claro cómo contribuyen las variaciones en el número de copias al fenotipo de los humanos. Genoma humano patrimonio de la humanidad. El 11 de noviembre de 1997 la UNESCO aprobó unánimemente la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos.
Define esta Declaración que el genoma humano es la base de la unidad
fundamentalmente de todos los miembros de la familia humana y del
reconocimiento de su dignidad intrínseca y su diversidad. En sentido
simbólico, el genoma humano es el patrimonio de la humanidad y que cada
individuo tiene derecho al respeto de su dignidad y derechos,
cualesquiera que sean sus características genéticas, respetándose el
carácter único de cada uno y su diversidad.
Bibliografía
CECTE (Comité Nacional de Ética en Ciencia y Tecnología de
Argentina). Informes sobre "Confidencialidad de los datos genéticos",
"Recomendaciones sobre la Resolución “Privacidad genética y no
discriminación” de la UNESCO". Disponible en http://www.cecte.gov.ar/recomendaciones-e-informes/
KORNBLIHTT, A. (2015). La humanidad del genoma. Buenos Aires: Siglo XXI.
PURROY, J. (2001). La era del genoma. Barcelona: Salvat ciencia.
Construir una casa autosuficientees posible y, para ello, necesitarás materiales ecológicos y reciclables, usar energías renovables y tener un estilo de vida ecofirendly, entre otros aspectos. No obstante, todavía hay que superar obstáculos importantes, como el precio de los materiales, aunque también es cierto que hay proyectos exitosos que han utilizado materiales reciclados y recurrido a ingeniosos sistemas de producción energética más asequibles que los paneles solares o las turbinas de viento.
Una casa ecológica ha de construirse con materiales sostenibles. Si, además, deseamos que sea autosuficiente, es decir, que sea ecológica en un sentido más completo, ha de generar su propia energía, aprovechar el agua de lluvia y reutilizar tanto ésta como los residuos que, por descontado, también han de ser mínimos.
Gracias a una generación de energía y materia y de un uso inteligente que incluye unos hábitos eco-amigables, se intenta miminizar el gasto energético y de materiales, al tiempo que se logra un ahorro económico. Es decir, el objetivo es ganar en independencia y cuidar así nuestro bolsillo y también el planeta. En EcologíaVerde, mostramoscómo construir una casa ecológica y autosuficiente.
Claves para construir una casa ecológica y autosuficiente
Para empezar, hay que tener en cuenta los aspectos principales antes de lanzarse a construir un hogar de este tipo. Por ello, en EcologíaVerde te damos los siguientesconsejos y claves para hacer una casa ecológica y autosuficiente:
Fijar un presupuesto.
Saber cómo orientar la casa ecológica.
Usar energías renovables y la eficiencia energética.
Tener un estilo de vida ecofriendly acorde con el funcionamiento de la casa.
A continuación, explicamos mejor todos estos aspectos a tener en cuenta.
Cuánto puede costar construir una casa ecológica
Puesto que no hay un modelo de casa autosuficiente, hemos de basarnos en una serie de principios claves que nos ayudarán a diseñar nuestro propio proyecto para conseguir la tan ansiada autosuficiencia o independencia energética, e incluso alimentaria.
Salvo loables excepciones que hoy por hoy son anecdóticas, normalmenteconstruir una vivienda ecológica y autosuficiente exige un mayor presupuesto, por lo que los costes se dispararán, aunque su amortización posterior hará más suave este primer golpe. No obstante, el dinero invertido dependerá totalmente del espacio, de la calidad de los materiales y sistemas y de otros detalles, por lo que puede serbastante variablede un proyecto a otro.
Por otro lado, si deseamos reducir el consumo de energía y también generarla, tendremos que decidir de qué modo vamos a hacerlo, recurriendo a unas u otras tecnologías en función de las características de la zona, según sea más o menos lluviosa, ventosa o soleada.
A su vez, la casa ha de estar aislada haciendouso de materiales sostenibles, además de poder reforzarse este punto con la instalación de tejados verdes y jardines verticales en fachadas y también en el interior de la vivienda. Otro aspecto de vital importancia para el aprovechamiento de los recursos naturales que nos brinde la zona, y ello requiere la indagación de las posibilidades del entorno, pues podría haber pozos o manantiales naturales.
Cómo orientar una casa ecológica para construirla
En este mismo sentido comentado anteriormente, laorientación de la casay la disposición de las habitaciones también se decidirá en función de la climatología (más o menos viento, lluvias, temperaturas, etc.) y del recorrido solar durante todo el año. En concreto, para saber cuál esel ángulo solardeberemos obtener la carta solar, un esquema sobre el recorrido del sol para conocer qué parte de la fachada va a recibir más y menos sol.
Una vez decidida la ubicación de la vivienda y su orientación, sería interesante hacer unadistribución inteligentede ventanas, puertas, ventanales, porches, terrazas y demás elementos y materiales según se precise de un mayor o menor aislamiento en distintas zonas de la casa.
Si con estas estrategias logramos minimizar el uso de la calefacción y la refrigeración en el hogar, habremos avanzado en el camino de la autosuficiencia.
Usar energías renovables para construir una casa ecológica
El hecho de mejorar nuestra meta, requerirá eluso de energías limpiaspara cubrir las necesidades de climatización de la vivienda. Las opciones son numerosas: energía solar fotovoltaica, geotérmica,eólica, calderas de biomasa, generador de biocombustible, energía solar térmica... Cualquiera de ellas tendrá aplicaciones distintas, por lo que podemos obtener agua caliente y calefacción a la par o, por ejemplo, una refrigeración del ambiente y utilizar esa energía limpia como fuente que proporcione electricidad.
Lacocina de biogas o solartambién puede ser una excelente solución, pues utiliza fuentes renovables que pueden proceder de nuestro jardín o de biomasa natural de empresas que la comercializan, en cuyo caso se resentiría la pretendida autosuficiencia.
La importancia de los buenos hábitos
A la hora de utilizarla, de vivir en ella, lógicamente se habrá de hacer una vida acorde con las características ecológicas de la vivienda, por ejemplo siguiendo las tres erres de la sostenibilidad:reducir, reciclar y reutilizarpara maximizar la eficiencia de la tecnología, la utilidad de los residuos, por ejemplo transformándolos en abono o depurando aguas residuales.
También hará una gran diferencia en este sentido reducir el consumismo, cultivar un huerto bio o, claro está, utilizar al máximolas energías renovables. Y no sólo mediante células fotovoltáicas o turbinas de viento, sino por ejemplo aprovechando las horas de luz, el viento para secar la ropa o la biomasa para cocinar o para la calefacción.
Por lo tanto, a la hora de construir una casa ecológica y autosuficiente es fundamental tener en cuenta nuestro estilo de vida, preferencias y posibilidades reales de que la casa finalmente pueda culminar su objetivo de independencia energética y autosuficiencia en el día a día
Materiales
La maderaes unmaterial ecológico y naturalsi procede de plantaciones gestionadas de forma sostenible. Se puede usar para la estructura, para los remates, para los muros y, mezclada con otros materiales, también como aislamiento de paredes. Aunque el material más ecológico es cualquiera que se reutilice, como las botellas de plástico rellenas de arena o con botellas de vidrio.
También hay que tener en cuenta que los materiales que duran toda la vida son más ecológicos, porque no se convierten en desechos. En todo caso, es preferible que seanreciclables.El cemento, la piedra y el ladrillo pueden durar varias generaciones. Por último, hay que usar materiales que no liberen toxinas, lo que pone en peligro la salud de las personas.
Eficiencia energética
Se deben adquirirelectrodomésticos de bajo consumoy la calefacción, la refrigeración y los calentadores de agua deben obtener su energía de fuentes renovables. El diseño ecológico tiene que tener en cuenta, por un lado, un buen aislamiento que conserve el calor en invierno, y, por otro, ventanas y otros elementos que permitan una correcta ventilación en toda la casa.
Laorientación de la casaes también muy importante, dependiendo si interesa que entre el sol en invierno. Se pueden plantar árboles que den sombra en verano y refresquen las estancias.
Gestión del agua
Hay queaprovechar el agua de lluvia, recogiéndola para regar los jardines y plantas. Se pueden instalar sistemas de reciclaje de aguas grises en lavabos y duchas para usar en los jardines. Los inodoros deben tener la posibilidad de baja descarga. Incluso hay sanitarios de compostaje, que no usan agua.
Depurar el agua, ya sea para hacerla apta para el consumo humano, para el riego, para reciclarla o reutilizarla una vez se ha utilizado admite distintas soluciones según su nivel de polución y usos. Encontraremos buenos aliados en los barriles querecogen el agua de lluviao incluso en grandes depósitos que permiten acumular grandes cantidades de agua, ideales para acumularla durante las temporadas de lluvia.
Sin embargo, conviene analizarla para garantizar su salubridad, y aún así puede ser necesario darle un tratamiento depurador. Del mismo modo, las aguas residuales precisarán de depuradoras biológicas que no precisan de electricidad. Lo ideal en estos casos es que el agua depurada sirva para su reutilización para el riego, lavar el coche o, por ejemplo, para el mantenimiento de estanques.
Si deseas leer más artículos parecidos aCómo construir una casa ecológica y autosuficiente, te recomendamos que entres en nuestra categoría deOtros ecología.
Se llamadomóticaa lossistemascapaces deautomatizarunaviviendao edificación de cualquier tipo, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como laintegración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado.
El términodomóticaviene de la unión de las palabrasdomus(que significacasaenlatín) yautónomo(del [[idioma griego|griego]: αὐτόνομος; “que se gobierna a sí mismo”)].
Aplicaciones
Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cinco aspectos o ámbitos principales:
Programación y ahorro energético
El ahorro energético no es algo tangible, sino legible con un concepto al que se puede llegar de muchas maneras. En muchos casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por otros que consuman menos energía sino unagestión eficientede los mismos.
Control detoldosypersianaseléctricas, realizando algunas funciones repetitivas automáticamente o bien por el usuario manualmente mediante un mando a distancia:
Proteger automáticamente el toldo del viento, con un mismosensor de vientoque actué sobre todos los toldos.
Protección automática del sol, mediante un mismosensor de solque actué sobre todos los toldos y persianas.
Con un mando a distancia o control central se puede accionar un producto o agrupación de productos y activar o desactivar el funcionamiento del sensor.
Gestión eléctrica:
Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado.
Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.
Contadores electrónicos que informan el consumo electrónico.
Confort
Elconfortconlleva todas las actuaciones que se puedan llevar a cabo que mejoren la comodidad en una vivienda. Dichas actuaciones pueden ser de carácter tanto pasivo, como activo o mixtas.
Iluminación:
Apagado general de todas las luces de la vivienda.
Automatización del apagado/encendido en cada punto de luz.
Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente.
Automatización de todos los distintos sistemas/instalaciones/dotándolos de control eficiente y de fácil manejo.
Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor.
Control vía Internet.
Gestión Multimedia y del ocio electrónicos.
Generación de macros y programas de forma sencilla para el usuario y automatización.
Seguridad
Consiste en una red de seguridad encargada de proteger tanto los bienes patrimoniales, como la seguridad personal y la vida.
Alarmas de intrusión (antiintrusión): Se utilizan para detectar o prevenir la presencia de personas extrañas en una vivienda o edificio:
Detección de un posible intruso (Detectores volumétricos o perimetrales).
A modo de ejemplo, undetector de humocolocado en unacocina eléctrica, podría apagarla, cortando la electricidad que va a la misma, cuando se detecte un incendio.
Comunicaciones
Son los sistemas o infraestructuras de comunicaciones que posee el hogar.
Ubicuidad en el control tanto externo como interno, control remoto desde Internet,PC, mandos inalámbricos (p.ej.PDAconWi-Fi), aparellaje eléctrico.
Bajo este epígrafe se incluyen las aplicaciones o instalaciones de control remoto del entorno que favorecen la autonomía personal de personas con limitaciones funcionales, o discapacidad.
El conceptodiseño para todoses un movimiento que pretende crear la sensibilidad necesaria para que al diseñar un producto o servicio se tengan en cuenta las necesidades de todos los posibles usuarios, incluyendo las personas con diferentes capacidades o discapacidades, es decir, favorecer un diseño accesible para la diversidad humana. Lainclusión socialy la igualdad son términos o conceptos más generalistas y filosóficos. La domótica aplicada a favorecer la accesibilidad es un reto ético y creativo pero sobre todo es la aplicación de la tecnología en el campo más necesario, para suplir limitaciones funcionales de las personas, incluyendo las personas discapacitadas o mayores. El objetivo no es que las personas con discapacidad puedan acceder a estas tecnologías, porque las tecnologías en si no son un objetivo, sino un medio. El objetivo de estas tecnologías es favorecer la autonomía personal. Los destinatarios de estas tecnologías son todas las personas, independientemente de su condición de enfermedad, discapacidad o envejecimiento.
Un sistema domótico orientado hacia el uso de personas con discapacidad incluye:1
El registro y control del consumo de servicios en tiempo real: agua, energía eléctrica, gas, aire acondicionado o caldera.
La vigilancia remota de lugares distantes o inaccesibles para esa persona.
La transmisión de la información del usuario con sus familiares o cuidadores de forma constante y automatizada.
La posibilidad de emitir mensajes de emergencia o activar alarmas en caso necesario.
La programación de ambientes preconfigurados con varios dispositivos enlazados.
El sistema
Arquitectura
Desde el punto de vista de donde reside la inteligencia del sistema domótico, hay varias arquitecturas diferentes:
Arquitectura centralizada: un controlador centralizado recibe información de múltiples sensores y, una vez procesada, genera las órdenes oportunas para los actuadores.
Arquitectura distribuida: toda la inteligencia del sistema está distribuida por todos los módulos sean sensores o actuadores. Suele ser típico de los sistemas de cableado en bus, o redes inalámbricas.
Arquitectura mixta: sistemas con arquitectura descentralizada en cuanto a que disponen de varios pequeños dispositivos capaces de adquirir y procesar la información de múltiples sensores y transmitirlos al resto de dispositivos distribuidos por la vivienda, p.ej. aquellos sistemas basados enZigBeey totalmente inalámbricos.
Desde sus comienzos, el ser humano ha modificado su entorno para adaptarlo a sus necesidades. Para ello ha hecho uso de todo tipo de materiales naturales que, con el paso del tiempo y el desarrollo de la tecnología, se han ido transformando en distintos productos mediante procesos de manufactura de creciente sofisticación. Los materiales naturales sin procesar (piedra, madera, arcilla, metal, agua) se denominan materias primas, mientras que los productos elaborados a partir de ellas (yeso, cemento, acero, vidrio, ladrillo) se denominan materiales de construcción.
No obstante, en los procesos constructivos algunas materias primas se siguen utilizando con poco o ningún tratamiento previo. En estos casos, estas materias primas se consideran también materiales de construcción propiamente dichos.
Por este motivo, es posible encontrar un mismo material englobado en distintas categorías: por ejemplo, la arena puede encontrarse como material de construcción (lechos o camas de arena bajo algunos tipos de pavimento), o como parte integrante de otros materiales de construcción (como los morteros), o como materia prima para la elaboración de un material de construcción distinto (el vidrio, o la fibra de vidrio).
Los primeros materiales empleados por el hombre fueron el barro, la piedra, y fibras vegetales como madera o paja.
Los primeros "materiales manufacturados" por el hombre probablemente hayan sido los ladrillos de barro (adobe), que se remontan hasta el 13 000 a. C,1 mientras que los primeros ladrillos de arcilla cocida que se conocen datan del 4000 a. C.1
Entre los primeros materiales habría que mencionar también tejidos y pieles, empleados como envolventes en las tiendas, o a modo de puertas y ventanas primitivas.
Características
Los materiales de construcción se emplean en grandes cantidades, por lo que deben provenir de materias primas abundantes y de bajo costo. Por ello, la mayoría de los materiales de construcción se elaboran a partir de materiales de gran disponibilidad como arena, arcilla o piedra.
Además, es conveniente que los procesos de manufactura requeridos consuman poca energía y no sean excesivamente elaborados. Esta es la razón por la que el vidrio es considerablemente más caro que el ladrillo, proviniendo ambos de materias primas tan comunes como la arena y la arcilla, respectivamente.
Los materiales de construcción tienen como característica común el ser duraderos. Dependiendo de su uso, además deberán satisfacer otros requisitos tales como la dureza, la resistencia mecánica, la resistencia al fuego, o la facilidad de limpieza.
Por norma general, ningún material de construcción cumple simultáneamente todas las necesidades requeridas: la disciplina de la construcción es la encargada de combinar los materiales para satisfacer adecuadamente dichas necesidades.
Propiedades de los materiales
Con objeto de utilizar y combinar adecuadamente los materiales de construcción los proyectistas deben conocer sus propiedades. Los fabricantes deben garantizar unos requisitos mínimos en sus productos, que se detallan en hojas de especificaciones. Entre las distintas propiedades de los materiales se encuentran las siguientes:
Densidad: relación entre la masa y el volumen
Higroscopicidad: capacidad para absorber el agua
Coeficiente de dilatación: variación de tamaño en función de la temperatura
Conductividad térmica: facilidad con que un material permite el paso del calor
Resistencia mecánica: capacidad de los materiales para soportar esfuerzos
Elasticidad: capacidad para recuperar la forma original al desaparecer el esfuerzo
Plasticidad: deformación permanente del material ante una carga o esfuerzo
Rigidez: la resistencia de un material a la deformación
Regulación
En los países desarrollados, los materiales de construcción están regulados por una serie de códigos y normativas que definen las características que deben cumplir, así como su ámbito de aplicación.
El propósito de esta regulación es doble: por un lado garantiza unos estándares de calidad mínimos en la construcción, y por otro permite a los arquitectos e ingenieros conocer de forma más precisa el comportamiento y características de los materiales empleados.
Las normas internacionales más empleadas para regular los materiales de construcción son las normas ISO.
En España existe la entidad certificadora AENOR con el mismo propósito.
Nomenclatura
Puesto que los productos deben pasar unos controles de calidad antes de poder ser utilizados, la totalidad de los materiales empleados hoy día en la construcción están suministrados por empresas. Para los materiales más comunes existen multitud de fábricas y marcas comerciales, por lo que el nombre genérico del material se respeta (cemento, ladrillo, etc). Sin embargo, cuando el fabricante posee una parte importante del mercado, es común que el nombre genérico sea sustituido por el de la marca dominante. Este es el caso del fibrocemento (Uralita), del cartón yeso (Pladur), o de los suelos laminados (Pergo). Tampoco es inusual que determinados productos, bien sea por ser más específicos, minoritarios, o recientes, solo sean suministrados por un fabricante. En estos casos, no siempre existe un nombre genérico para el material, que recibe entonces el nombre o marca con el que se comercializa. Esta situación se produce frecuentemente en materiales compuestos (como en algunos paneles sandwich) o en composites muy especializados.
Tipos
Atendiendo a la materia prima utilizada para su fabricación, los materiales de construcción se pueden clasificar en diversos grupos:
Materiales pétreos
Piedra
La piedra se puede utilizar directamente sin tratar, o como materia prima para crear otros materiales. Entre los tipos de piedra más empleados en construcción destacan:
Granito, tradicionalmente usado en toda clase de muros y edificaciones, actualmente se usa principalmente en suelos (en forma de losas), aplacados y encimeras. De esta piedra suele fabricarse el:
Adoquín, ladrillo de piedra con el que se pavimentan algunas calzadas.
Mármol, piedra muy apreciada por su estética, se emplea en revestimientos. En forma de losa o baldosa.
Pizarra, alternativa a la teja en la edificación tradicional. También usada en suelos.
Caliza, piedra más usada en el pasado que en la actualidad, para paredes y muros.
Arenisca, piedra compuesta de arena cementada, ha sido un popular material de construcción desde la antigüedad.
La piedra en forma de guijarros redondeados se utiliza como acabado protector en algunas cubiertas planas, y como pavimento en exteriores. También es parte constitutiva del hormigón
Mediante la pulverización y tratamiento de distintos tipos de piedra se obtiene la materia prima para fabricar la práctica totalidad de los conglomerantes utilizados en construcción:
El cemento mezclado con arena forma el mortero: una pasta empleada para fijar todo tipo de materiales (ladrillos, baldosas, etc), y también como material de revestimiento (enfoscado) cuando yeso y cal no son adecuados, como por ejemplo en exteriores, o cuando se precisa una elevada resistencia o dureza.
Bloque de hormigón, similar a un ladrillo grande, pero fabricado con hormigón.
El yeso también se combina con el cartón para formar un material de construcción de gran popularidad en la construcción actual, frecuentemente utilizado en la elaboración de tabiques:
Cartón yeso, denominado popularmente Pladur por asimilación con su principal empresa distribuidora, es también conocido como Panel Yeso.
Otro material de origen pétreo se consigue al fundir y estirar basalto, generando:
Lana de roca, usado en mantas o planchas rígidas como aislante térmico.
Vidrio celular, un vidrio con burbujas utilizado como aislante eléctrico.
Arcilla
La arcilla es químicamente similar a la arena: contiene, además de dióxido de silicio, óxidos de aluminio y agua. Su granulometría es mucho más fina, y cuando está húmeda es de consistencia plástica. La arcilla mezclada con polvo y otros elementos del propio suelo forma el barro, material que se utiliza de diversas formas:
Fundamentalmente la madera y sus derivados, aunque también se utilizan o se han utilizado otros elementos orgánicos vegetales, como paja, bambú, corcho, lino, elementos textiles o incluso pieles animales.
Fundamentalmente plásticos derivados del petróleo, aunque frecuentemente también se pueden sintetizar. Son muy empleados en la construcción debido a su inalterabilidad, lo que al mismo tiempo los convierte en materiales muy poco ecológicos por la dificultad a la hora de reciclarlos.
También se utilizan alquitranes y otros polímeros y productos sintéticos de diversa naturaleza. Los materiales obtenidos se usan en casi todas las formas imaginables: aglomerantes, sellantes, impermeabilizantes, aislantes, o también en forma de pinturas, esmaltes, barnices y lasures.
